Научная статья на тему 'КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ АЭРАЦИИ СТОЧНЫХ ВОД В СУДОВЫХ СБОРНЫХ ЦИСТЕРНАХ'

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ АЭРАЦИИ СТОЧНЫХ ВОД В СУДОВЫХ СБОРНЫХ ЦИСТЕРНАХ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
129
25
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АВТОНОМНОСТЬ ПЛАВАНИЯ / СУДОВЫЕ СТОЧНЫЕ ВОДЫ / SHIP WASTEWATER / СБОРНЫЕ ЦИСТЕРНЫ / WASTEWATER COLLECTION TANKS / АЭРАЦИЯ / AERATION / NAVIGATION AUTONOMY

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Васькин С. В., Этин В. Л., Игонина М. В.

В статье приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию конструктивно-технологических параметров аэраторов, позволяющих увеличить срок хранения сточных вод в судовых сборных цистернах.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Васькин С. В., Этин В. Л., Игонина М. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE WASTEWATER AERATION SYSTEMS FOR SHIPS COLLECTION TANKS CONSTRUCTIVE AND TECHNOLOGICAL CHARACTERISTICS

In the article the theoretical and experimental results on the aerators constructive and technological parameters substantiation are given. Aerators make it possible to prolong the wastewater storage duration in the ships collection tanks.

Текст научной работы на тему «КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ АЭРАЦИИ СТОЧНЫХ ВОД В СУДОВЫХ СБОРНЫХ ЦИСТЕРНАХ»

УДК 629.5.06:[628.3:502.3]

С.В. Васькин, к.т.н., доцент ФГБОУВО «ВГУВТ» В.Л. Этин, д.т.н., профессор ФГБОУ ВО «ВГУВТ» М.В. Игонина, к.т.н., доцент ФГБОУ ВО «ВГУВТ» 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ АЭРАЦИИ СТОЧНЫХ ВОД В СУДОВЫХ СБОРНЫХ ЦИСТЕРНАХ

Ключевые слова: автономность плавания, судовые сточные воды, сборные цистерны, аэрация.

В статье приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию конструктивно-технологических параметров аэраторов, позволяющих увеличить срок хранения сточных вод в судовых сборных цистернах.

В настоящее время Санитарными Правилами [1] установлена максимально возможная продолжительность хранения сточных вод в судовых сборных цистернах, которая не может превышать 6 суток. Срок хранения стоков определяется их стойкостью (стабильностью), связанной с загниванием жидкости. Загнивание наступает по исчерпании всего запаса кислорода в воде, в результате чего в стоках возникают благоприятные условия для развития анаэробных процессов. Такая вода затрудняет работу береговых очистных сооружений и может причинить вред водоемам.

Однако во вступившем в силу с 1 января 2015 г. ГОСТе [2] предусмотрена возможность увеличения срока хранения сточных вод. В нем, в частности, говорится, что в случаях, когда расчетная автономность плавания судна по сточным водам (АПСв) оказывается недостаточной, на судне допускается разрабатывать мероприятия по сокращению расходов воды (но не ниже минимальных норм водопотребления, установленных [1]) и рассчитывать АПСВ с учетом уменьшенных значений удельного накопления сточных вод. В п. 6.1.5 этого документа указывается, что «срок хранения сточных вод в сборных цистернах ... установлен 6 суток. Если дислокация приемных пунктов требует более длительного хранения сточных вод и расчетная автономность плавания подтверждает такую возможность, то по согласованию с органами государственного надзора допускается увеличение срока нахождения сточных вод в сборной цистерне при условии подачи в нее воздуха в количестве 0,15... 0,2 м3/ч на 1 м3 объема цистерны». В то же время в данном руководстве не приводятся конкретные технические требования к устройству и конструкции систем аэрации сборных цистерн.

В ФГБОУ ВО «ВГУВТ» выполнялись исследования влияния аэрации сточных вод на увеличение продолжительности их хранения [3-5]. Эти исследования показали, что при температуре судовых стоков 15...25°С рекомендуемые ГОСТом [2] значения интенсивности аэрации обеспечивают повышение сроков пребывания сточных вод в сборных цистернах судов при условии отсутствия загнивания с 6 до 8.12 суток, т.е. способствуют увеличению автономности плавания судов на 33.100%.

В работе [4] был рассмотрен вопрос о целесообразности выбора того или иного типа аэратора, который обеспечивал бы насыщение сточной воды в сборной цистерне кислородом и ее перемешивание.

Такие системы широко применяются на береговых сооружениях для очистки городских сточных вод. Большое разнообразие применяемых в настоящее время аэраторов ставит перед проектировщиками задачу выбора не только системы аэрации, но и ее конструктивного оформления для каждого конкретного случая применения аэра-

ционных сооружений. Выбор аэратора должен быть сделан на основе сравнения наиболее существенных показателей работы. К таким показателям относят эффективность аэрации, окислительную способность аэратора, стоимость системы аэрации, приходящуюся на единицу объема сооружений в единицу времени или на единицу объема очищаемой жидкости, размер зоны, обслуживаемой одним аэратором, сложность осуществления ремонта или замены аэрационного оборудования, надежность и долговечность в работе, сложность ухода за системой в процессе эксплуатации и пр. Для систем аэрации сточных вод в судовых цистернах наиболее важными показателями будут являться экономическая эффективность, связанная со стоимостью изготовления и эксплуатации, простота изготовления и монтажа, а также массогабаритные характеристики.

На основании сравнения достоинств и недостатков различных систем аэрации, а также их экономических показателей, был сделан вывод о предпочтительности применения в судовых цистернах сточных вод пневматической среднепузырчатой аэрации с распределением воздуха через перфорированные трубы, уложенные на днище сборных цистерн. Этот вывод полностью согласуется с требованиями стандарта [2], где указывается, что «...воздух должен быть подан через перфорированный трубопровод, установленный в нижней части цистерны». Однако сведения только об интенсивности аэрации и способе ее осуществления не позволяют спроектировать соответствующую систему, поскольку остается неизвестным число перфорированных труб, а также количество и диаметр выполняемых в них отверстий. Поэтому целью проведения исследований являлось определения значений этих характеристик систем аэрации.

Подача воздуха через перфорированные трубы достаточно часто практикуется при реализации различных методов обработки воды. Подобные устройства находят применение для усреднения концентраций примесей в сточных водах, смешения природных и сточных вод с реагентами, улучшения выделения из воды грубодисперсных взвесей, взрыхления фильтрующей загрузки, насыщения воды кислородом и перемешивания ее в объеме сооружений биохимической очистки и т.д. При этом количество воздуха и условия подачи его в аппараты должны обеспечивать наилучшие условия протекания того или иного технологического процесса водоочистки. На практике параметры аэрации, соответствующие оптимальным режимам работы тех или иных аппаратов, могут сильно отличаться в зависимости от их назначения.

Анализ характеристик систем аэрации при помощи перфорированных труб показывает, что они значительно различаются между собой по интенсивности подачи воздуха. Кроме того, этот параметр для рассмотренных сооружений значительно превышает аналогичное значение, установленное в работе [4] для систем аэрации судовых сборных цистерн сточных вод. В то же время, диаметр отверстий в барботажных трубах для всех рассмотренных сооружений приблизительно одинаков и составляет от 3 до 5 мм. Шаг между отверстиями составляет от 80 до 250 мм.

Важной характеристикой систем подачи воздуха через перфорированные трубы является скорость истечения газа через отверстия. Она определяет стабильность работы аэраторов подобного типа (предотвращение «захлебывания») и равномерность распределения потока воздуха по длине трубы. Для некоторых систем аэрации в рассмотренных сооружениях этот параметр приводится в нормативной или справочной литературе и составляет от 20 до 50 м/с. В сооружениях, где скорость истечения воздуха из отверстий системы аэрации явно не указывается, она была получена расчетным путем. Конструктивно-технологические параметры систем аэрации воды приведены в табл. 1.

Таблица 1

Конструктивно-технологические параметры барботажных аэраторов

Тип сооружений Возвышение аэратора над днищем, мм Диаметр отверстий, мм Скорость истечения воздуха из отверстий, м/с Шаг между осями отверстий, мм

Усреднители концентраций барботажного типа 60.100 3 19,6.78,6 80.160

Аэрируемые песколовки 45.60 3.5 29,8.74,7 -

Аэротенки Заглубление 3 м и более 3.4 35,8.51,7 8.50

Флотационные установки 5.8 20.25 250.350

Механические фильтры 10.30 3.5 45.50 100.180

Коагуляционные установки 100.150 3.4 20.30 75.150

На основании анализа представленных в табл. 1 данных можно сделать следующие выводы:

1) наименьшая скорость истечения воздуха из отверстий аэратора составляет не менее 20 м/с. Более высокие значения, достигающие 75.. .80 м/с, обеспечивают более равномерное распределение воздуха по длине аэратора, но приводят к заметно большим потерям давления. Таким образом, диаметр отверстий в трубах систем аэрации сточных вод в судовых сборных цистернах необходимо вычислять исходя из скорости движения воздуха в этих отверстиях равной 20.30 м/с;

2) аэрационные трубопроводы необходимо располагать в районе днища сборных цистерн;

3) шаг между осями отверстий в трубопроводе должен составлять от 100 до 200

мм.

Для проверки справедливости приведенных выше положений и определения эффективности перемешивания сточных вод в судовой сборной цистерне в лаборатории «Опытовый бассейн» ФГБОУ ВО «ВГУВТ» были проведены экспериментальные исследования рабочих параметров аэратора, выполненного из перфорированной трубы.

Целью исследований являлось:

1) изучение влияния количества подаваемого в аэратор воздуха на интенсивность перемешивания воды в сборной цистерне;

2) изучение влияния размеров отверстий в перфорированной трубе-аэраторе на устойчивость ее работы.

Для проведения экспериментов в бассейне при помощи установки глухих перегородок был выделен объем, имитирующий сборную цистерну, имеющую длину L = 1,64 м и среднюю ширину B^ = 1,27 м. Уровень воды Н составил 1,005 м. На дно выгороженного объема была уложена перфорированная труба из полипропилена, имеющая длину 1,5 м, наружный диаметр 20 мм и толщину стенки 2 мм. В трубе были выполнены отверстия диаметром 0,5 мм с шагом между ними 100 мм; общее количество отверстий - 15 штук. Ось трубы располагалась на расстоянии 100 мм от продольной стенки, возвышение оси трубы над дном емкости составило 25 мм.

В трубу подавался воздух от ресивера компрессора марки ABAC Pole Position 241. Расход воздуха измерялся при помощи ротаметра поплавкового типа марки РС-3 с верхним пределом измерений 0,63 м3/ч.

На первом этапе исследований при помощи подводной видеосъемки определялись размеры и скорость всплытия пузырьков воздуха при различных его расходах. Было отмечено, что с ростом расхода воздуха через отверстие в трубе от 0,0084 до 0,0252 м3/ч размер пузырьков увеличивается с 4.7 до 10.15 мм, а измеренная скорость их

всплытия с 0,40 до 0,56 м/с. С учетом образования в районе аэратора восходящего потока воды, вызванного действием газа, скорости свободного всплытия пузырьков будут на 0,03.0,05 м/с ниже измеренных. Эти данные достаточно хорошо коррели-руются с зависимостью, связывающей размеры пузырьков газа со скоростью их всплытия при динамическом взаимодействии газа и жидкости, т.е. при высоких скоростях истечения газа из отверстий. В [6] приведено следующее выражение для определения диаметра пузырьков газа, полученное на основе энергетического баланса двухфазной системы:

Е-w2

d п (1)

2g

где wH2 - скорость всплытия пузырьков, м/с;

Ç - коэффициент сопротивления движению пузырьков, принимаемый по графику [6] и равный 0,8 для условий проведения эксперимента.

Измеренные скорости всплытия и диаметр пузырьков воздуха, а также диаметры, рассчитанные по выражению (1) представлены в табл. 2.

Таблица 2

Зависимость скорости всплытия и диаметра пузырьков воздуха от производительности аэратора

№ Параметр Расход воздуха через аэратор, м3/ч

п/п 0,126 0,252 0,378

1 Скорость всплытия пузырьков, м/с 0,40-0,03 0,50-0,04 0,56-0,05

2 Измеренный диаметр пузырьков, мм 4.7 7.12 10.15

3 Рассчитанный по (1) диаметр, мм 5,6 8,6 10,6

На следующем этапе эксперимента исследовалось изменение скоростей циркуляционного потока воды, создаваемого аэратором, при изменении подаваемого на аэрацию расхода воздуха. Для этого был собран измерительный стенд, позволяющий измерять скорости потока по каждой из координат X, Y и Z в любой точке рассматриваемого объема воды. Компоненты скорости vx, vy и vz в толщине воды измерялись с помощью акустического доплеровского велосиметра (ADV) Sontek 16 Mhz Acoustic Doppler Velosimeter, зонд которого крепился к вертикальной штанге, установленной на площадке. Штанга могла перемешаться в вертикальном направлении, а площадка по направляющим - в направлении перпендикулярном оси аэратора. Схема экспериментального стенда показана на рис. 1.

Рис. 1. Схема экспериментального стенда

Для измерения компонент скоростей потока vx, vY и vz были выбраны два сечения, лежащие в плоскости У - «1 - 1», расположенное на расстоянии Ь/2 от стенок и «2 -2», отстоящее на 100 мм от одной из поперечных стенок (см. рис. 1). Расположение сечения «2 - 2» вблизи стенки емкости было связано с необходимостью исследования снижения скоростей потока воды из-за влияния на него сил трения. Для каждого се-

чения были выбраны точки, расположенные на различной глубине и на различном расстоянии от стенок емкости, в которых измерялись скорости потока воды. Всего для каждого сечения было выбрано по 49 точек, положение которых показано на рис. 2.

Рис. 2. Расположение точек, в которых измерялась скорость движения воды

Определение скоростей циркуляционного потока выполнялось для двух значений расхода воздуха через аэратор - 200 и 400 л/ч. Учитывая, что объем исследуемой емкости составил LxBCpXH = 1,64*1,27x1,005 = 2,093 м3, указанные расходы воздуха соответствовали интенсивности аэрации равной 0,096 и 0,191 м3/(м2 • ч) соответственно. Колебания расходов воздуха при испытаниях, измеряемые по ротаметру, не превышали ±5% от заданных значений.

Эксперименты проводились в следующей последовательности.

Предварительно зонд велосиметра устанавливался в плоскость исследуемого сечения. Перед началом измерений скорости в аэратор подавался воздух с установленным расходом. Спустя 5.10 минут, когда в емкости возникал устойчивый циркуляционный поток, в нее добавлялась водная суспензия мелкодисперсного порошка коа-лина. Введение в исследуемый поток каолина связано с особенностью принципа действия велосиметра, для обеспечения работы которого необходимо присутствие в воде дисперсных частиц. После этого зонд перемещался в район точек измерения, и проводилась запись измеряемых скоростей на персональный компьютер.

Для каждой точки последовательно проводилось две записи продолжительностью 1,5.2 минуты. Частота сканирования потока велосиметром составляла 50 Гц, что обеспечивало получение 50 значений компонент потока по трем осям в секунду. Таким образом, общее количество измеренных скоростей по каждой координате в одной точке составило около от 4500 до 6000. По окончании записей зонд перемещался в следующую точку и измерения повторялись.

После окончания измерений была произведена их обработка. Измеренные значения компонент скоростей усреднялись по каждой из координат в каждом замере, затем вычислялось среднее значение по результатам двух замеров в каждой точке. Для

получения картины течений, путем векторного сложения были получены скорости потока в плоскостях YZ, XY и Х2.

Поскольку циркуляционное движение воды в емкости при аэрации происходит, в основном, в плоскостях, перпендикулярных оси аэратора, наибольший интерес представляют картины течений именно в этих плоскостях. Для принятой в эксперименте системы координат такой плоскостью являлась YZ. На рис. 3 и 4 показаны картины течений в исследуемых плоскостях «1 - 1» и «2 - 2» при расходах воздуха 200 и 400 л/ч, содержащие направления векторов скоростей в точках измерений. Длина векторов в каждой точке пропорциональна абсолютному значению скорости потока в ней.

Рис. 3. Картина векторов течения воды в исследуемых плоскостях при расходе воздуха через аэратор 200 л/ч: а) - в области стенки (сечение «1 - 1»); б) - в середине емкости (сечение 2 - 2»)

\ Аэратор

б)

Рис. 4. Картина векторов течения воды в исследуемых плоскостях при расходе воздуха через аэратор 400 л/ч: а) - в области стенки (сечение «1 - 1»); б) - в середине емкости (сечение 2 - 2»)

Для оценки влияния количества подаваемого в аэратор воздуха (следовательно, и интенсивности аэрации) на скорость образующегося циркуляционного движения воды, а также влияния на эту скорость боковых стенок емкости было произведено усреднение скоростей в сечениях. Полученные результаты представлены в табл. 3.

Таблица 3

Результаты исследования скоростей циркуляционного потока воды в цистернах, вызванного аэрацией при помощи перфорированных труб

№ п/п Параметр Сечения

«1 - 1» «2 - 2»

1 Расход воздуха, л/ч 200 400 200 400

2 Интенсивность аэрации, м3/(м2-ч) 0,096 0,191 0,096 0,191

3 Средняя скорость истечения воздуха из отверстий аэратора, м/с 18,86 37,72 18,86 37,72

4 Средняя скорость движения воды в сечениях, см/с 2,791 3,368 2,498 2,746

Необходимо отметить, что в вертикальной плоскости, проходящей через ось аэратора, во время измерений наблюдалась крайне неустойчивая картина движения потока воды, вызванная значительным вихреобразованием под действием всплывающих пузырьков воздуха.

Для оценки влияния диаметра отверстий и скорости истечения газа на устойчивость работы аэратора был проведен ряд опытов, в которых диаметр отверстий в аэрационной трубе составлял 0,7 и 1,0 мм. Расход воздуха через аэратор устанавливался равным 300 и 400 л/ч, что приблизительно соответствовало нижней и верхней границам рекомендованных в [2] интенсивностей аэрации: 0,143 и 0,191 м3/(м2 • ч). Количество отверстий, как и в предыдущих опытах, равнялось 15, а шаг между ними - 100 мм. При этом скорости истечения воздуха из отверстий аэратора соответствовали представленным ниже:

Расход воздуха через аэратор, л/ч 300 300 400 400

Диаметр отверстий в аэраторе, мм 0,7 1,0 0,7 1,0

Скорость истечения воздуха, м/с 14,44 7,07 19,25 9,43

По результатам проведенных опытов была отмечена стабильная работа аэратора с отверстиями 0,7 мм при расходе воздуха через него 400 л/ч. При том же диаметре отверстий и расходе 300 л/ч работа аэратора в начальный период была неустойчивой, что выражалось в «волнообразном» характере включения отверстий в работу и последующего их выключения. После кратковременного повышения расхода воздуха через аэратор и последующего снижения его до величины 300 л/ч все отверстия начинали работать ровно и без перебоев.

Аэратор с отверстиями диаметром 1,0 мм показал неустойчивую работу при расходах как 300, так и 400 л/ч. При этом из части отверстий (от 3 до 6 штук) воздух в воду не поступал, причем в разных опытах не работающие отверстия менялись и могли располагаться как на начальном, так и на концевом участке трубы-аэратора. Установка осей отверстий в аэраторе на угол сначала 45°, а затем на 90° к горизонту ситуацию не изменила, отверстия продолжали работать неустойчиво.

Таким образом, на основании теоретических и экспериментальных исследований системы аэрации с использованием перфорированного трубопровода можно сделать следующие выводы:

Применение в судовых сборных цистернах сточных вод аэраторов в виде перфорированных труб при интенсивностях подачи воздуха, указанных в стандарте [2], обеспечивает создание в цистернах устойчивого циркуляционного потока, способствующего эффективному перемешиванию сточных вод и предотвращению их загнивания. Кроме того, исследования выявили наличие разнонаправленных течений в расположенных вдоль аэратора плоскостях, что способствует повышению эффективности перемешивания воды.

Наибольшие скорости течения воды имеют место в периферийной части аэрируемого объема. В средней его части при работе аэратора возникает застойная зона с малыми скоростями потока. Для уменьшения объема образующихся застойных зон необходимо ограничивать ширину зоны аэрации, приходящейся на один перфорированный трубопровод.

Увеличение интенсивности аэрации с 0,096 до 0,191 м 3/(м2-ч), т.е. в 2 раза, не приводит к пропорциональному увеличению скорости циркуляционного потока. Как видно из табл. 3, при указанном увеличении интенсивности аэрации скорости потока воды в средней части исследуемого объема выросли на 20,7%, а в районе боковой стенки всего на 9,9%. Это говорит о нецелесообразности повышения интенсивности аэрации по сравнению с рекомендуемыми [2] значениями.

В районе стенок емкости, перпендикулярных оси аэратора, наблюдается снижение скоростей циркуляционного потока. Однако это снижение невелико и для условий экспериментов составляет 11,7 и 22,7% при интенсивностях аэрации 0,096 и 0,191 м3/(м2-ч) соответственно.

Устойчивая работа аэратора обеспечивается при средней скорости истечения воздуха из отверстий от 20 м/с и выше.

Полученные результаты позволяют дать необходимые практические рекомендации, позволяющие осуществить расчет системы аэрации для судовых сборных цистерн сточных вод:

Шаг между осями отверстий в аэраторе должен находиться в пределах от 100 до 200 мм.

Скорость истечения воздуха из отверстий в барботажном трубопроводе должна быть не менее 20 м/с.

Количество труб, размещаемых в цистерне, должно быть таким, чтобы ширина зоны аэрации одним трубопроводом не превышала 1,5 м.

Эти рекомендации при известных размерах сборной цистерны и принятой в соответствии с [2] интенсивностью аэрации дают возможность определить количество размещаемых в цистерне барботажных труб, а также количество и диаметр отверстий в этих трубах.

Список литературы:

[1] СанПиН 2.5.2-703-98 «Суда внутреннего и смешанного (река-море) плавания». Введ. 01.07.1998 г.

[2] ГОСТ Р 56022-2014. Внутренний водный транспорт. Система управления безопасностью. Требования по предотвращению загрязнения окружающей среды. Введ. 01.01.2015 г.

[3] Горин Н.Л., Васькин С.В, Этин В.Л. О повышении автономности плавания судов по условиям экологической безопасности // Речной транспорт (XXI век). - 2011. - № 6 (54) - С. 70-71.

[4] Горин Н.Л. Обеспечение автономности плавания речных судов по условиям экологической безопасности : автореф. дисс. ... канд. техн. наук: 05.08.03 / Горин Николай Леонидович. -Н.Новгород, 2012. - 23 с.

[5] Горин Н.Л., Васькин С.В., Этин В.Л. Проектирование системы аэрации, обеспечивающей увеличение сроков хранения сточных вод в судовых сборных цистернах // Вестник ВГАВТ. -Выпуск 31. - 2012. - Н. Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО «ВГАВТ». - С. 34-41.

[6] Кафаров В. В. Основы массопередачи. Изд. 2-е, переработ, и доп.: учеб. пособие для вузов. -М.: «Высшая школа», 1972. - 496 с.

THE WASTEWATER AERATION SYSTEMS FOR SHIPS COLLECTION TANKS CONSTRUCTIVE AND TECHNOLOGICAL CHARACTERISTICS

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

S. V. Vaskin, V.L. Etin, M. V. Igonina

Keywords: navigation autonomy, ship wastewater, wastewater collection tanks, aeration

In the article the theoretical and experimental results on the aerators constructive and technological parameters substantiation are given. Aerators make it possible to prolong the wastewater storage duration in the ships collection tanks.

Статья поступила в редакцию 07.04.2016 г.

УДК 629.545.6

С.Н. Гирин, к.т.н, профессор, ФГБОУВО «ВГУВТ» Ю.Е. Воронина, к.т.н, доцент, ФГБОУ ВО «ВГУВТ» Ю.И. Платов, д.т.н, профессор, ФГБОУ ВО «ВГУВТ» 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТРАНСПОРТНОГО ДОКА ДЛЯ ПРОВОДКИ СУДОВ ЧЕРЕЗ МЕЛКОВОДНЫЙ УЧАСТОК РЕКИ ВОЛГА: НИЖНИЙ НОВГОРОД - ГОРОДЕЦ

Ключевые слова: судоходство, малые глубины, транспортный док, конструкция, рейды докования, экономическая эффективность.

Обсуждается проблема прохода крупнотоннажных судов через Городецкий гидроузел в условиях мелководья. В качестве возможного пути решения проблемы рассматривается транспортировка таких судов с помощью специального транспортного дока. Предлагается конструкция дока и анализируется экономическая эффективность его эксплуатации.

Введение

Создание системы водохранилищ на Волге в 50-60-е годы прошлого века позволило обеспечить минимальные глубины на уровне 3,5-4,0 м. На эти глубины было спроектировано большинство большегрузных судов, предназначенных для эксплуатации в данном бассейне. Вместе с тем, на участке Нижний Новгород - Городец уже давно возникла проблема поддержания заданных глубин в отдельных местах из-за деформации русла. Попытка решить проблему путем проведения дноуглубительных работ не привела к успеху, более того, она усугубилась тем, что в результате общей просадки уровня русла снизились глубины на нижнем короле городецкого гидроузла. Одним из возможных путей решения проблемы прохождения рассматриваемого участка большегрузными судами является регулируемый расход воды. Однако в этом случае судам приходится длительное время ожидать в очереди, что отрицательно сказывается на экономических показателях грузоперевозок, а в маловодные годы и это мероприятие не приводит к желаемым результатам.

В результате исследовательских работ, выполненных на кафедре водных путей и гидротехнических сооружений ФГБОУ ВО «ВГУВТ» под руководством профессора Р.Д. Фролова, было показано, что действенным решением проблемы является возведение низконапорной плотины в районе Балахны. Данное предложение обсуждалось на разных уровнях многие годы, и, по имеющимся сведениям, в настоящее время имеется положительное заключение по его реализации. Однако проблема усугубляется тревожным финансовым положением, в котором находится наша страна, и, по-видимому, на реализацию данного предложения уйдет много лет.

Еще одним из возможных путей решения проблемы является использование для проводки судов с повышенными осадками транспортных доков. Настоящее исследование и посвящено рассмотрению такого решения. С учетом того обстоятельства, что идея возведения низконапорной плотины будет рано или поздно реализована, проек-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.